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WO2000035749A1 - Tug with propeller fin - Google Patents

Tug with propeller fin Download PDF

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WO2000035749A1
WO2000035749A1 PCT/EP1999/009955 EP9909955W WO0035749A1 WO 2000035749 A1 WO2000035749 A1 WO 2000035749A1 EP 9909955 W EP9909955 W EP 9909955W WO 0035749 A1 WO0035749 A1 WO 0035749A1
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WO
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ship
propeller
aft
propellers
keel fin
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PCT/EP1999/009955
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Inventor
Ulrich STURMHÖFEL
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Voith Turbo Schneider Propulsion GmbH and Co KG
Original Assignee
Voith Schiffstechnik GmbH and Co KG
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Publication date
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    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
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    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
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    • B63H5/07—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water of propellers
    • B63H5/08—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water of propellers of more than one propeller

Definitions

  • the invention relates to a ship, in particular for towing or as a supply ship according to the preamble of claim 1.
  • the description of a tug of the type in question is
  • Voith publication 6.93 1000 as well as the German layout specification 24 54 593.
  • the advantages of a specially trained tugboat of this type also emerge from the Voith publication. This also shows the special importance of the keel fin in the aft area of the ship, which significantly increases the ability to maneuver when driving faster.
  • cycloidal propellers used there have proven themselves for the drive of so-called water stretcher, which are now very much used for towing tasks, and are characterized by the fact that a control point for the drive linkage of the propellers is adjusted by a central control stick and the pivot axes of the propeller blades are parallel run to the propeller axis of rotation.
  • a tugboat can also be found in the Hamburg magazine "Daily Harbor Report” dated 05.03.1998, in which two propellers are provided in the foredeck or on the foredeck and another propeller with swivel drive is provided in the aft area of the ship.
  • an anchor and towing winch should be arranged on the foredeck to perform escort tasks for large tankers.
  • the towing force is only max. 70 t cable train specified.
  • the object of the invention is to provide a tugboat of the type specified at the outset or supply ship that meets all these requirements in a favorable manner with today's increased performance requirements and maximum ability to tow.
  • the additional propeller according to the invention on the aft ship mainly serves to enable an increased tractive force (hawser pull) while maintaining the proven excellent towing characteristics of the tugboat.
  • the sensitive maneuvering is only needed on the
  • the additional aft propeller which should or can essentially only produce axial thrust, can advantageously be arranged within the area of the aft keel fin.
  • a favorable embodiment consists in that it is arranged within a nozzle housing, because this nozzle housing can also apply hydrodynamic steering forces.
  • FIG. 1 shows a cross section through the ship
  • Fig. 2 is a plan view after removal of the deck structures and the deck or the stern
  • the drive propellers can be seen in the bow, the drive and bearing parts of the propeller blades 3, which are arranged in the hull, being designated by 17, the latter being only symbolically indicated here. They run around within a protective cage 12, which has a streamlined protective plate 19 at the lower end.
  • the propeller is driven by a diesel engine 10 via a gear 14 and a drive shaft 19.
  • the same drive elements are located on the other side of the ship with respect to the other propeller 17a and have the same reference numerals with the addition "a".
  • a third drive motor (diesel engine) 15 is used to drive an additional propeller 6 arranged in the aft region of the ship, with radially oriented propeller blades 8, via a gear 16 and rigid shaft 18.
  • the drive shaft 18 is through a
  • Keel fin 4 passed through, the importance of which has already been discussed in the front.
  • a pivotable control fin 7 is arranged behind the aft propeller 6, the pivot axis of which is indicated by 21.
  • the fin part 7 arranged behind the propeller need not necessarily be designed as a control fin, but of course this arrangement offers the advantage of an additional maneuverability.
  • Keel fin can be arranged without an additional fin part following, but the embodiment shown appears to be particularly advantageous.
  • the aft, additional propeller should be designed such that it only aligns one in the longitudinal direction of the ship
  • Thrust generated It is therefore the usual "propeller”, which has a fixed or variable pitch, but is not pivotable about a vertical axis.
  • the aft propeller 6 can be driven in various ways, e.g. B. with diesel direct drive as shown, diesel-electric drive with an electric motor formed inside the hull or as a hub motor in the propeller.
  • diesel direct drive as shown
  • diesel-electric drive with an electric motor formed inside the hull or as a hub motor in the propeller.
  • the overall concept can be used to sensitively vary the full thrust forces in the case of high performance requirements, and one can assume a base load that can be overlaid with a sensitive thrust correction.
  • This is also favorable for the use of a ship as a supply ship, e.g. B. in relation to oil rigs.
  • a center line through 30 is indicated by the pivot point of the tugboat, which is to be assumed to be favorable, it being pointed out that, according to the prior art (see also the Voith publication mentioned at the beginning), the towing gear is located in the stern ship.

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Abstract

The invention relates to a ship, notably for tugging, and which in particular is suitable for the high seas, which comprises cycloidal propellers (3, 3a, 17, 17a) which are arranged in a pair below or at the level of the front (1) of the ship, as well as at least one keel fin (4) mounted below the stern (2). Instead of the cycloidal propellers other usual types of propellers can be provided for, for example a z-propeller. The ship is characterized in that astern along the longitudinal ship axis, behind the keel fin (4), a usual drive propeller (6) is mounted which has substantially radial propeller blades (8).

Description

Wassertrecker mit Propellerflosse Water stretcher with propeller fin

Die Erfindung betrifft ein Schiff, insbesondere für Schleppaufgaben oder als Versorgungsschiff entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die Beschreibung eines Schleppschiffes der in Frage kommenden Art ist derThe invention relates to a ship, in particular for towing or as a supply ship according to the preamble of claim 1. The description of a tug of the type in question is

Voith-Druckschrift 6.93 1000 sowie der deutschen Auslegeschrift 24 54 593 zu entnehmen. Aus der Voith-Druckschrift gehen auch die Vorteile eines speziell ausgebildeten Schleppschiffs dieser Art hervor. Daraus geht auch die besondere Bedeutung der Kielfinne im Achterbereich des Schiffes hervor, die die Bugsierfähigkeit bei schnellerer Fahrt wesentlich erhöht.Voith publication 6.93 1000 as well as the German layout specification 24 54 593. The advantages of a specially trained tugboat of this type also emerge from the Voith publication. This also shows the special importance of the keel fin in the aft area of the ship, which significantly increases the ability to maneuver when driving faster.

Die dort verwendeten Zykloidalpropeller haben sich für den Antrieb auch von sogenannten Wassertreckern, die heute sehr stark für Schleppaufgaben herangezogen werden, bewährt und zeichnen sich dadurch aus, daß ein Steuerpunkt für das Antriebsgestänge der Propeller von einem zentralen Steuerknüppel verstellt wird und die Schwenkachsen der Propellerschaufeln parallel zur Propellerdrehachse verlaufen.The cycloidal propellers used there have proven themselves for the drive of so-called water stretcher, which are now very much used for towing tasks, and are characterized by the fact that a control point for the drive linkage of the propellers is adjusted by a central control stick and the pivot axes of the propeller blades are parallel run to the propeller axis of rotation.

Aus dem Stand der Technik ist als Schleppschiff ferner aus der Hamburger Zeitschrift "Täglicher Hafenbericht" vom 05.03.1998 eine Ausführungsart zu entnehmen, bei der im Vorschiff bzw. am Vorschiff zwei Antriebspropeller und im achteren Bereich des Schiffes ein weiterer Antriebspropeller mit Schwenkantrieb vorgesehen sind. Dabei soll bei einer Ausführungsart auf dem Vordeck eine Anker- und Schleppwinde angeordnet sein, um Eskortaufgaben für Großtanker zu erledigen. Die Schleppkraft ist allerdings mit nur max. 70 t Trossenzug angegeben.From the state of the art, a tugboat can also be found in the Hamburg magazine "Daily Harbor Report" dated 05.03.1998, in which two propellers are provided in the foredeck or on the foredeck and another propeller with swivel drive is provided in the aft area of the ship. In one embodiment, an anchor and towing winch should be arranged on the foredeck to perform escort tasks for large tankers. However, the towing force is only max. 70 t cable train specified.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, bei heute gestiegenen Leistungsanforderungen und höchster Bugsierfähigkeit ein Schleppschiff der eingangs angegebenen Art oder Versorgungsschiff anzugeben, das alle diese Anforderungen auf günstige Weise erfüllt.The object of the invention is to provide a tugboat of the type specified at the outset or supply ship that meets all these requirements in a favorable manner with today's increased performance requirements and maximum ability to tow.

aES IGUNGSKOPJE Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst. Hinsichtlich der Bewertung des zuletzt angegebenen Standes der Technik im Vergleich mit der erfindungsgemäßen Ausbildung eines Schleppschiffes muß darauf hingewiesen werden, daß gemäß der Er indung entsprechend der bisherigenaES IGUNGSKOPJE This object is achieved by the features of the characterizing part of patent claim 1. With regard to the evaluation of the last-mentioned state of the art in comparison with the formation of a tugboat according to the invention, it must be pointed out that according to the indication corresponding to the previous one

Bauart (siehe einleitender Stand der Technik) eine Nulldurchfahrt des Antriebs bei dem Übergang von Vor- auf Rückwärtsfahrt möglich ist, während bei dem zuletzt angeführten Stand der Technik ein Steuern nur im Polarkoordinatensystem möglich ist, wobei beim Übergang von Vor- auf Rückwärtsfahrt ein schädlicher starker Querschub auftritt.Type (see introductory state of the art) a zero crossing of the drive is possible during the transition from forward to reverse travel, whereas in the last-mentioned state of the art control is only possible in the polar coordinate system, with a damaging strong one during the transition from forward to reverse travel Transverse thrust occurs.

Der erfindungsgemäß zusätzliche Propeller am Achterschiff dient hauptsächlich dazu, eine erhöhte Zugkraft (Trossenzug) unter Beibehaltung der bewährten vorzüglichen Bugsiereigenschaften des Schleppschiffes zu ermöglichen. Die feinfühlige Manövrierung braucht sich nur auf denThe additional propeller according to the invention on the aft ship mainly serves to enable an increased tractive force (hawser pull) while maintaining the proven excellent towing characteristics of the tugboat. The sensitive maneuvering is only needed on the

Leistungsanteil der am Vorschiff befindlichen Propeller zu beschränken.Limit the power share of the propellers on the foredeck.

Hinsichtlich der Aufteilung der Schubkräfte der Antriebe kann man etwa ins Auge fassen, daß 40 % der Schubkraft vom achterlichen Propeller und der Rest von den am Vorschiff angeordneten Antriebspropellern aufgebracht wird.With regard to the distribution of the thrust forces of the drives, it can be considered that 40% of the thrust is applied by the aft propeller and the rest by the propellers arranged on the foredeck.

Der zusätzliche achterliche Propeller, der im wesentlichen nur Axialschub erzeugen sollte bzw. kann, kann günstigerweise innerhalb des Bereichs der achterlichen Kielfinne angeordnet sein. Eine günstige Ausführungsform besteht darin, daß er innerhalb eines Düsengehäuses angeordnet ist, weil auch dieses Düsengehäuse hydrodynamische Bugsierkräfte aufzubringen vermag.The additional aft propeller, which should or can essentially only produce axial thrust, can advantageously be arranged within the area of the aft keel fin. A favorable embodiment consists in that it is arranged within a nozzle housing, because this nozzle housing can also apply hydrodynamic steering forces.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung erläutert, wobei Fig. 1 einen Querschnitt durch das Schiff undThe invention is explained below with reference to the accompanying drawing, wherein Fig. 1 shows a cross section through the ship and

Fig. 2 eine Draufsicht nach Entfernung der Decksaufbauten und des Decks bzw. des HinterschiffsFig. 2 is a plan view after removal of the deck structures and the deck or the stern

darstellen.represent.

Im Vorschiff ist nach Fig. 1 der eine der Antriebspropeller erkennbar, wobei mit 17 die im Schiffskörper angeordneten Antriebs- und Lagerungsteile der Propellerflügel 3 bezeichnet sind, welche letztere hier nur symbolisch angedeutet sind. Sie laufen innerhalb eines Schutzkäfigs 12 um, der am unteren Ende eine strömungsgünstig geformte Schutzplatte 19 aufweist. Der Antrieb des Propellers erfolgt von einem Dieselmotor 10 her über ein Getriebe 14 und einer Antriebswelle 19. Die gleichen Antriebselemente befinden sich auf der anderen Seite des Schiffes bezüglich des anderen Propellers 17a und weisen dieselben Bezugszeichen mit dem Zusatz "a" auf.1, one of the drive propellers can be seen in the bow, the drive and bearing parts of the propeller blades 3, which are arranged in the hull, being designated by 17, the latter being only symbolically indicated here. They run around within a protective cage 12, which has a streamlined protective plate 19 at the lower end. The propeller is driven by a diesel engine 10 via a gear 14 and a drive shaft 19. The same drive elements are located on the other side of the ship with respect to the other propeller 17a and have the same reference numerals with the addition "a".

In diesem Fall dient ein dritter Antriebsmotor (Dieselmotor) 15 zum über ein Getriebe 16 und starre Welle 18 erfolgenden Antrieb eines zusätzlichen im achteren Bereich des Schiffes angeordneten Propellers 6, mit radial ausgerichteten Propellerflügeln 8. Dabei ist die Antriebswelle 18 durch eineIn this case, a third drive motor (diesel engine) 15 is used to drive an additional propeller 6 arranged in the aft region of the ship, with radially oriented propeller blades 8, via a gear 16 and rigid shaft 18. The drive shaft 18 is through a

Kielfinne 4 hindurchgeführt, auf deren Bedeutung schon vorne eingegangen worden ist. Hinter dem achterlichen Propeller 6 ist eine schwenkbare Steuerflosse 7 angeordnet, deren Schwenkachse mit 21 angedeutet ist.Keel fin 4 passed through, the importance of which has already been discussed in the front. A pivotable control fin 7 is arranged behind the aft propeller 6, the pivot axis of which is indicated by 21.

Für die Freifahrt des Schiffes und Erzeugung von Schubkraft durchFor free movement of the ship and generation of thrust by

Maschinenleistung werden die Propulsionssysteme gemeinsam ausgenutzt, also einschließlich des achterlichen Propellers 6. Beim Einsatz des Fahrzeuges im dynamischen Bugsierverhalten wird das Gesamtsystem wie der erprobte Schlepper unter Ausnutzung der dynamischen Auftriebskräfte der Kielfinne eingesetzt. Es wird dazu auf die erwähnte Druckschrift, Seite 8, Abb.Machine performance, the propulsion systems are used together, including the aft propeller 6. When the vehicle is used in dynamic towing behavior, the overall system is used like the tried-and-tested tractor using the dynamic lifting forces of the keel fin. For this purpose, reference is made to the mentioned publication, page 8, fig.

1 und entsprechendem Text hingewiesen. Der hinter dem Propeller angeordnete Flossenteil 7 muß nicht unbedingt als Steuerflosse ausgebildet sein, jedoch bietet diese Anordnung natürlich den Vorteil einer zusätzlichen Manövrierfähigkeit.1 and the corresponding text. The fin part 7 arranged behind the propeller need not necessarily be designed as a control fin, but of course this arrangement offers the advantage of an additional maneuverability.

Es könnte natürlich der achterliche zusätzliche Propeller auch hinter derIt could of course also be the rear propeller behind the

Kielfinne angeordnet sein, ohne daß noch ein zusätzlicher Flossenteil folgt, jedoch erscheint die dargestellte Ausführungsform als besonders vorteilhaft.Keel fin can be arranged without an additional fin part following, but the embodiment shown appears to be particularly advantageous.

Auf jeden Fall sollte jedoch der achterliche, zusätzliche Propeller derart ausgebildet sein, daß er nur eine in Schiffslängsrichtung ausgerichteteIn any case, however, the aft, additional propeller should be designed such that it only aligns one in the longitudinal direction of the ship

Schubkraft erzeugt. Es handelt sich somit um die übliche "Schiffsschraube", die eine feste oder veränderliche Steigung aufweist, aber nicht um eine vertikale Achse verschwenkbar ist.Thrust generated. It is therefore the usual "propeller", which has a fixed or variable pitch, but is not pivotable about a vertical axis.

Der Antrieb des achterliche Propellers 6 kann auf verschiedene Weise durchgeführt werden, z. B. mit Diesel-Direktantrieb wie dargestellt, Dieselelektrischer Antrieb mit Elektromotor innerhalb des Schiffskörpers oder als Nabenmotor in dem Propeller ausgebildet. Man erreicht dadurch, durch das Gesamtkonzept bei hohen Leistungsanforderungen die Schubkräfte in voller Höhe feinfühlig zu variieren, und man kann von einer Grundlast ausgehen, der eine feinfühlige Schubkorrektur überlagerbar ist. Dies ist auch günstig für den Einsatz eines Schiffes als Versorgungsschiff, z. B. in Bezug auf Bohrinseln.The aft propeller 6 can be driven in various ways, e.g. B. with diesel direct drive as shown, diesel-electric drive with an electric motor formed inside the hull or as a hub motor in the propeller. In this way, the overall concept can be used to sensitively vary the full thrust forces in the case of high performance requirements, and one can assume a base load that can be overlaid with a sensitive thrust correction. This is also favorable for the use of a ship as a supply ship, e.g. B. in relation to oil rigs.

In Fig. 1 ist noch mit 30 eine Mittellinie durch den günstigerweise anzunehmenden Drehpunkt des Schleppschiffes angegeben, wobei darauf hinzuweisen ist, daß gemäß dem Stand der Technik (siehe auch die eingangs erwähnte Voith-Druckschrift) das Schleppgeschirr sich im Hinterschiff befindet.In Fig. 1, a center line through 30 is indicated by the pivot point of the tugboat, which is to be assumed to be favorable, it being pointed out that, according to the prior art (see also the Voith publication mentioned at the beginning), the towing gear is located in the stern ship.

Weitere Variationen sind natürlich dadurch möglich, daß im Vorschiff ein, zwei oder drei Propeller angeordnet sein können, die vorzugsweise als Zykloidalpropeller ausgebildet sein sollten, weils sie, wie eingangs erwähnt, die Bugsierfähigkeit durch diese Bauart am besten gewährleistet ist. Dabei wird auch insbesondere auf den Umstand verwiesen, daß bei Umschaltung von Vor- auf Rückwärtsfahrt der Nulldurchgang der Schubkraft von besonderem Vorteil bei dieser Bauart ist. Further variations are of course possible in that one, two or three propellers can be arranged in the bow, which preferably as Cycloidal propellers should be designed because, as mentioned at the beginning, the ability to navigate is best guaranteed by this design. In this connection, reference is also made in particular to the fact that when switching from forward to reverse travel, the zero crossing of the thrust force is of particular advantage with this design.

Claims

Patentansprüche claims 1. Schiff, insbesondere für Schleppaufgaben oder als Versorgungsschiff, insbesondere für Hochsee mit einem oder mehreren1. Ship, in particular for towing tasks or as a supply ship, in particular for the high seas with one or more Antriebspropellern, die am Vorschiff angeordnet sind und mit mindestens einer unter dem Achterschiff angeordneten Kielfinne, dadurch gekennzeichnet, daß sich achtern in der Schiffslängsachse im Bereich der Kielfinne (4) oder zu dieser eng benachbart, ein Antriebspropeller mit im wesentlichen nur in Schiffslängsrichtung ausgerichteter Schubkraft befindet.Propellers, which are arranged on the foredeck and with at least one keel fin arranged under the aft ship, characterized in that there is a propeller propeller with a thrust force oriented essentially only in the longitudinal direction of the ship in the area of the keel fin (4) or closely adjacent to it . 2. Schiff nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der achterliche Antriebspropeller (6) im hinteren Bereich der Kielfinne (4) angeordnet ist.2. Ship according to claim 1, characterized in that the aft propeller (6) is arranged in the rear region of the keel fin (4). 3. Schiff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der achterwärts hinter dem achterlichen Antriebspropeller (6) befindliche Teil (7) der Kielfinne um eine Hochachse (Vertikalachse) schwenkbar ausgebildet ist.3. Ship according to claim 1 or 2, characterized in that the aft behind the aft propeller (6) located part (7) of the keel fin is designed to be pivotable about a vertical axis (vertical axis). 4. Schiff nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die am Vorschiff angeordneten Antriebspropeller (17, 17a) Zykloidalpropeller sind.4. Ship according to one of claims 1 to 3, characterized in that the propellers arranged on the foredeck (17, 17a) are cycloidal propellers. Schiff nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Zykloidalpropeller als Paar symmetrisch der Schiffslängsachse angeordnet sind. Ship according to claim 4, characterized in that two cycloidal propellers are arranged as a pair symmetrically to the ship's longitudinal axis. 6. Schiff nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der achterliche Antriebspropeller (6) innerhalb einer Düse (5) angeordnet ist.6. Ship according to one of claims 1 to 5, characterized in that the aft propeller (6) is arranged within a nozzle (5). 7. Schiff nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der achterliche Propeller (6) von einem Dieselmotor (15) über eine im wesentlichen starre, parallel zur senkrechten Schiffsmittelebene verlaufende Antriebswelle (18) angetrieben ist. 7. Ship according to one of claims 1 to 6, characterized in that the aft propeller (6) is driven by a diesel engine (15) via a substantially rigid drive shaft (18) extending parallel to the vertical median plane of the ship.
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